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Theorem tgioo 24817

Description: The topology generated by open intervals of reals is the same as the open sets of the standard metric space on the reals. (Contributed by NM, 7-May-2007.) (Revised by Mario Carneiro, 13-Nov-2013.)

**Hypotheses**
Ref	Expression
remet.1	⊢ 𝐷 = ((abs ∘ − ) ↾ (ℝ × ℝ))
tgioo.2	⊢ 𝐽 = (MetOpen‘𝐷)

**Assertion**
Ref	Expression
tgioo	⊢ (topGen‘ran (,)) = 𝐽

Proof of Theorem tgioo Dummy variables 𝑥 𝑦 𝑧 𝑎 𝑏 𝑣 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		remet.1	. . . 4 ⊢ 𝐷 = ((abs ∘ − ) ↾ (ℝ × ℝ))
2	1	rexmet 24812	. . 3 ⊢ 𝐷 ∈ (∞Met‘ℝ)
3		tgioo.2	. . . 4 ⊢ 𝐽 = (MetOpen‘𝐷)
4	3	mopnval 24448	. . 3 ⊢ (𝐷 ∈ (∞Met‘ℝ) → 𝐽 = (topGen‘ran (ball‘𝐷)))
5	2, 4	ax-mp 5	. 2 ⊢ 𝐽 = (topGen‘ran (ball‘𝐷))
6	1	blssioo 24816	. . 3 ⊢ ran (ball‘𝐷) ⊆ ran (,)
7		elssuni 4937	. . . . . . 7 ⊢ (𝑣 ∈ ran (,) → 𝑣 ⊆ ∪ ran (,))
8		unirnioo 13489	. . . . . . 7 ⊢ ℝ = ∪ ran (,)
9	7, 8	sseqtrrdi 4025	. . . . . 6 ⊢ (𝑣 ∈ ran (,) → 𝑣 ⊆ ℝ)
10		retopbas 24781	. . . . . . . . . 10 ⊢ ran (,) ∈ TopBases
11	10	a1i 11	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑣 ∈ ran (,) ∧ 𝑥 ∈ 𝑣) → ran (,) ∈ TopBases)
12		simpl 482	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑣 ∈ ran (,) ∧ 𝑥 ∈ 𝑣) → 𝑣 ∈ ran (,))
13	9	sselda 3983	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑣 ∈ ran (,) ∧ 𝑥 ∈ 𝑣) → 𝑥 ∈ ℝ)
14		1re 11261	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 1 ∈ ℝ
15	1	bl2ioo 24813	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑥 ∈ ℝ ∧ 1 ∈ ℝ) → (𝑥(ball‘𝐷)1) = ((𝑥 − 1)(,)(𝑥 + 1)))
16	14, 15	mpan2 691	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → (𝑥(ball‘𝐷)1) = ((𝑥 − 1)(,)(𝑥 + 1)))
17		ioof 13487	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (,):(ℝ^* × ℝ^*)⟶𝒫 ℝ
18		ffn 6736	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((,):(ℝ^* × ℝ^)⟶𝒫 ℝ → (,) Fn (ℝ^ × ℝ^*))
19	17, 18	ax-mp 5	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (,) Fn (ℝ^* × ℝ^*)
20		peano2rem 11576	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → (𝑥 − 1) ∈ ℝ)
21	20	rexrd 11311	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → (𝑥 − 1) ∈ ℝ^*)
22		peano2re 11434	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → (𝑥 + 1) ∈ ℝ)
23	22	rexrd 11311	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → (𝑥 + 1) ∈ ℝ^*)
24		fnovrn 7608	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((,) Fn (ℝ^* × ℝ^) ∧ (𝑥 − 1) ∈ ℝ^ ∧ (𝑥 + 1) ∈ ℝ^*) → ((𝑥 − 1)(,)(𝑥 + 1)) ∈ ran (,))
25	19, 21, 23, 24	mp3an2i 1468	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → ((𝑥 − 1)(,)(𝑥 + 1)) ∈ ran (,))
26	16, 25	eqeltrd 2841	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → (𝑥(ball‘𝐷)1) ∈ ran (,))
27	13, 26	syl 17	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑣 ∈ ran (,) ∧ 𝑥 ∈ 𝑣) → (𝑥(ball‘𝐷)1) ∈ ran (,))
28		simpr 484	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑣 ∈ ran (,) ∧ 𝑥 ∈ 𝑣) → 𝑥 ∈ 𝑣)
29		1rp 13038	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 1 ∈ ℝ⁺
30		blcntr 24423	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘ℝ) ∧ 𝑥 ∈ ℝ ∧ 1 ∈ ℝ⁺) → 𝑥 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)1))
31	2, 29, 30	mp3an13 1454	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → 𝑥 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)1))
32	13, 31	syl 17	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑣 ∈ ran (,) ∧ 𝑥 ∈ 𝑣) → 𝑥 ∈ (𝑥(ball‘𝐷)1))
33	28, 32	elind 4200	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑣 ∈ ran (,) ∧ 𝑥 ∈ 𝑣) → 𝑥 ∈ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1)))
34		basis2 22958	. . . . . . . . 9 ⊢ (((ran (,) ∈ TopBases ∧ 𝑣 ∈ ran (,)) ∧ ((𝑥(ball‘𝐷)1) ∈ ran (,) ∧ 𝑥 ∈ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1)))) → ∃𝑧 ∈ ran (,)(𝑥 ∈ 𝑧 ∧ 𝑧 ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))))
35	11, 12, 27, 33, 34	syl22anc 839	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑣 ∈ ran (,) ∧ 𝑥 ∈ 𝑣) → ∃𝑧 ∈ ran (,)(𝑥 ∈ 𝑧 ∧ 𝑧 ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))))
36		ovelrn 7609	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((,) Fn (ℝ^* × ℝ^) → (𝑧 ∈ ran (,) ↔ ∃𝑎 ∈ ℝ^ ∃𝑏 ∈ ℝ^* 𝑧 = (𝑎(,)𝑏)))
37	19, 36	ax-mp 5	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑧 ∈ ran (,) ↔ ∃𝑎 ∈ ℝ^* ∃𝑏 ∈ ℝ^* 𝑧 = (𝑎(,)𝑏))
38		eleq2 2830	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑧 = (𝑎(,)𝑏) → (𝑥 ∈ 𝑧 ↔ 𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏)))
39		sseq1 4009	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑧 = (𝑎(,)𝑏) → (𝑧 ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1)) ↔ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))))
40	38, 39	anbi12d 632	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑧 = (𝑎(,)𝑏) → ((𝑥 ∈ 𝑧 ∧ 𝑧 ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) ↔ (𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1)))))
41		inss2 4238	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ⊢ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1)) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)1)
42		sstr 3992	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ⊢ (((𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1)) ∧ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1)) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)1)) → (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)1))
43	41, 42	mpan2 691	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ ((𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1)) → (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)1))
44	43	adantl 481	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑥(ball‘𝐷)1))
45		elioore 13417	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ⊢ (𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) → 𝑥 ∈ ℝ)
46	45	adantr 480	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → 𝑥 ∈ ℝ)
47	46, 16	syl 17	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → (𝑥(ball‘𝐷)1) = ((𝑥 − 1)(,)(𝑥 + 1)))
48	44, 47	sseqtrd 4020	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → (𝑎(,)𝑏) ⊆ ((𝑥 − 1)(,)(𝑥 + 1)))
49		dfss 3970	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ ((𝑎(,)𝑏) ⊆ ((𝑥 − 1)(,)(𝑥 + 1)) ↔ (𝑎(,)𝑏) = ((𝑎(,)𝑏) ∩ ((𝑥 − 1)(,)(𝑥 + 1))))
50	48, 49	sylib 218	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → (𝑎(,)𝑏) = ((𝑎(,)𝑏) ∩ ((𝑥 − 1)(,)(𝑥 + 1))))
51		eliooxr 13445	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) → (𝑎 ∈ ℝ^* ∧ 𝑏 ∈ ℝ^*))
52	21, 23	jca 511	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → ((𝑥 − 1) ∈ ℝ^* ∧ (𝑥 + 1) ∈ ℝ^*))
53	45, 52	syl 17	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) → ((𝑥 − 1) ∈ ℝ^* ∧ (𝑥 + 1) ∈ ℝ^*))
54		iooin 13421	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (((𝑎 ∈ ℝ^* ∧ 𝑏 ∈ ℝ^) ∧ ((𝑥 − 1) ∈ ℝ^ ∧ (𝑥 + 1) ∈ ℝ^*)) → ((𝑎(,)𝑏) ∩ ((𝑥 − 1)(,)(𝑥 + 1))) = (if(𝑎 ≤ (𝑥 − 1), (𝑥 − 1), 𝑎)(,)if(𝑏 ≤ (𝑥 + 1), 𝑏, (𝑥 + 1))))
55	51, 53, 54	syl2anc 584	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) → ((𝑎(,)𝑏) ∩ ((𝑥 − 1)(,)(𝑥 + 1))) = (if(𝑎 ≤ (𝑥 − 1), (𝑥 − 1), 𝑎)(,)if(𝑏 ≤ (𝑥 + 1), 𝑏, (𝑥 + 1))))
56	55	adantr 480	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → ((𝑎(,)𝑏) ∩ ((𝑥 − 1)(,)(𝑥 + 1))) = (if(𝑎 ≤ (𝑥 − 1), (𝑥 − 1), 𝑎)(,)if(𝑏 ≤ (𝑥 + 1), 𝑏, (𝑥 + 1))))
57	50, 56	eqtrd 2777	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → (𝑎(,)𝑏) = (if(𝑎 ≤ (𝑥 − 1), (𝑥 − 1), 𝑎)(,)if(𝑏 ≤ (𝑥 + 1), 𝑏, (𝑥 + 1))))
58		mnfxr 11318	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ -∞ ∈ ℝ^*
59	58	a1i 11	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → -∞ ∈ ℝ^*)
60	46, 21	syl 17	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → (𝑥 − 1) ∈ ℝ^*)
61	51	adantr 480	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → (𝑎 ∈ ℝ^* ∧ 𝑏 ∈ ℝ^*))
62	61	simpld 494	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → 𝑎 ∈ ℝ^*)
63	60, 62	ifcld 4572	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → if(𝑎 ≤ (𝑥 − 1), (𝑥 − 1), 𝑎) ∈ ℝ^*)
64	61	simprd 495	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → 𝑏 ∈ ℝ^*)
65	46, 22	syl 17	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → (𝑥 + 1) ∈ ℝ)
66	65	rexrd 11311	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → (𝑥 + 1) ∈ ℝ^*)
67	64, 66	ifcld 4572	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → if(𝑏 ≤ (𝑥 + 1), 𝑏, (𝑥 + 1)) ∈ ℝ^*)
68	45, 20	syl 17	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ⊢ (𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) → (𝑥 − 1) ∈ ℝ)
69	68	adantr 480	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → (𝑥 − 1) ∈ ℝ)
70	69	mnfltd 13166	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → -∞ < (𝑥 − 1))
71		xrmax2 13218	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ ((𝑎 ∈ ℝ^* ∧ (𝑥 − 1) ∈ ℝ^*) → (𝑥 − 1) ≤ if(𝑎 ≤ (𝑥 − 1), (𝑥 − 1), 𝑎))
72	62, 60, 71	syl2anc 584	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → (𝑥 − 1) ≤ if(𝑎 ≤ (𝑥 − 1), (𝑥 − 1), 𝑎))
73	59, 60, 63, 70, 72	xrltletrd 13203	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → -∞ < if(𝑎 ≤ (𝑥 − 1), (𝑥 − 1), 𝑎))
74		simpl 482	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → 𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏))
75	74, 57	eleqtrd 2843	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → 𝑥 ∈ (if(𝑎 ≤ (𝑥 − 1), (𝑥 − 1), 𝑎)(,)if(𝑏 ≤ (𝑥 + 1), 𝑏, (𝑥 + 1))))
76		eliooxr 13445	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ (𝑥 ∈ (if(𝑎 ≤ (𝑥 − 1), (𝑥 − 1), 𝑎)(,)if(𝑏 ≤ (𝑥 + 1), 𝑏, (𝑥 + 1))) → (if(𝑎 ≤ (𝑥 − 1), (𝑥 − 1), 𝑎) ∈ ℝ^* ∧ if(𝑏 ≤ (𝑥 + 1), 𝑏, (𝑥 + 1)) ∈ ℝ^*))
77		ne0i 4341	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ⊢ (𝑥 ∈ (if(𝑎 ≤ (𝑥 − 1), (𝑥 − 1), 𝑎)(,)if(𝑏 ≤ (𝑥 + 1), 𝑏, (𝑥 + 1))) → (if(𝑎 ≤ (𝑥 − 1), (𝑥 − 1), 𝑎)(,)if(𝑏 ≤ (𝑥 + 1), 𝑏, (𝑥 + 1))) ≠ ∅)
78		ioon0 13413	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 ⊢ ((if(𝑎 ≤ (𝑥 − 1), (𝑥 − 1), 𝑎) ∈ ℝ^* ∧ if(𝑏 ≤ (𝑥 + 1), 𝑏, (𝑥 + 1)) ∈ ℝ^*) → ((if(𝑎 ≤ (𝑥 − 1), (𝑥 − 1), 𝑎)(,)if(𝑏 ≤ (𝑥 + 1), 𝑏, (𝑥 + 1))) ≠ ∅ ↔ if(𝑎 ≤ (𝑥 − 1), (𝑥 − 1), 𝑎) < if(𝑏 ≤ (𝑥 + 1), 𝑏, (𝑥 + 1))))
79	77, 78	imbitrid 244	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ ((if(𝑎 ≤ (𝑥 − 1), (𝑥 − 1), 𝑎) ∈ ℝ^* ∧ if(𝑏 ≤ (𝑥 + 1), 𝑏, (𝑥 + 1)) ∈ ℝ^*) → (𝑥 ∈ (if(𝑎 ≤ (𝑥 − 1), (𝑥 − 1), 𝑎)(,)if(𝑏 ≤ (𝑥 + 1), 𝑏, (𝑥 + 1))) → if(𝑎 ≤ (𝑥 − 1), (𝑥 − 1), 𝑎) < if(𝑏 ≤ (𝑥 + 1), 𝑏, (𝑥 + 1))))
80	76, 79	mpcom 38	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (𝑥 ∈ (if(𝑎 ≤ (𝑥 − 1), (𝑥 − 1), 𝑎)(,)if(𝑏 ≤ (𝑥 + 1), 𝑏, (𝑥 + 1))) → if(𝑎 ≤ (𝑥 − 1), (𝑥 − 1), 𝑎) < if(𝑏 ≤ (𝑥 + 1), 𝑏, (𝑥 + 1)))
81	75, 80	syl 17	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → if(𝑎 ≤ (𝑥 − 1), (𝑥 − 1), 𝑎) < if(𝑏 ≤ (𝑥 + 1), 𝑏, (𝑥 + 1)))
82		xrre2 13212	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (((-∞ ∈ ℝ^* ∧ if(𝑎 ≤ (𝑥 − 1), (𝑥 − 1), 𝑎) ∈ ℝ^* ∧ if(𝑏 ≤ (𝑥 + 1), 𝑏, (𝑥 + 1)) ∈ ℝ^*) ∧ (-∞ < if(𝑎 ≤ (𝑥 − 1), (𝑥 − 1), 𝑎) ∧ if(𝑎 ≤ (𝑥 − 1), (𝑥 − 1), 𝑎) < if(𝑏 ≤ (𝑥 + 1), 𝑏, (𝑥 + 1)))) → if(𝑎 ≤ (𝑥 − 1), (𝑥 − 1), 𝑎) ∈ ℝ)
83	59, 63, 67, 73, 81, 82	syl32anc 1380	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → if(𝑎 ≤ (𝑥 − 1), (𝑥 − 1), 𝑎) ∈ ℝ)
84		mnfle 13177	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ⊢ (if(𝑎 ≤ (𝑥 − 1), (𝑥 − 1), 𝑎) ∈ ℝ^* → -∞ ≤ if(𝑎 ≤ (𝑥 − 1), (𝑥 − 1), 𝑎))
85	63, 84	syl 17	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → -∞ ≤ if(𝑎 ≤ (𝑥 − 1), (𝑥 − 1), 𝑎))
86	59, 63, 67, 85, 81	xrlelttrd 13202	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → -∞ < if(𝑏 ≤ (𝑥 + 1), 𝑏, (𝑥 + 1)))
87		xrmin2 13220	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ ((𝑏 ∈ ℝ^* ∧ (𝑥 + 1) ∈ ℝ^*) → if(𝑏 ≤ (𝑥 + 1), 𝑏, (𝑥 + 1)) ≤ (𝑥 + 1))
88	64, 66, 87	syl2anc 584	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → if(𝑏 ≤ (𝑥 + 1), 𝑏, (𝑥 + 1)) ≤ (𝑥 + 1))
89		xrre 13211	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (((if(𝑏 ≤ (𝑥 + 1), 𝑏, (𝑥 + 1)) ∈ ℝ^* ∧ (𝑥 + 1) ∈ ℝ) ∧ (-∞ < if(𝑏 ≤ (𝑥 + 1), 𝑏, (𝑥 + 1)) ∧ if(𝑏 ≤ (𝑥 + 1), 𝑏, (𝑥 + 1)) ≤ (𝑥 + 1))) → if(𝑏 ≤ (𝑥 + 1), 𝑏, (𝑥 + 1)) ∈ ℝ)
90	67, 65, 86, 88, 89	syl22anc 839	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → if(𝑏 ≤ (𝑥 + 1), 𝑏, (𝑥 + 1)) ∈ ℝ)
91	1	ioo2blex 24815	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ ((if(𝑎 ≤ (𝑥 − 1), (𝑥 − 1), 𝑎) ∈ ℝ ∧ if(𝑏 ≤ (𝑥 + 1), 𝑏, (𝑥 + 1)) ∈ ℝ) → (if(𝑎 ≤ (𝑥 − 1), (𝑥 − 1), 𝑎)(,)if(𝑏 ≤ (𝑥 + 1), 𝑏, (𝑥 + 1))) ∈ ran (ball‘𝐷))
92	83, 90, 91	syl2anc 584	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → (if(𝑎 ≤ (𝑥 − 1), (𝑥 − 1), 𝑎)(,)if(𝑏 ≤ (𝑥 + 1), 𝑏, (𝑥 + 1))) ∈ ran (ball‘𝐷))
93	57, 92	eqeltrd 2841	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → (𝑎(,)𝑏) ∈ ran (ball‘𝐷))
94		inss1 4237	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1)) ⊆ 𝑣
95		sstr 3992	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (((𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1)) ∧ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1)) ⊆ 𝑣) → (𝑎(,)𝑏) ⊆ 𝑣)
96	94, 95	mpan2 691	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ ((𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1)) → (𝑎(,)𝑏) ⊆ 𝑣)
97	96	adantl 481	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → (𝑎(,)𝑏) ⊆ 𝑣)
98		sseq1 4009	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (𝑧 = (𝑎(,)𝑏) → (𝑧 ⊆ 𝑣 ↔ (𝑎(,)𝑏) ⊆ 𝑣))
99	38, 98	anbi12d 632	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑧 = (𝑎(,)𝑏) → ((𝑥 ∈ 𝑧 ∧ 𝑧 ⊆ 𝑣) ↔ (𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ 𝑣)))
100	99	rspcev 3622	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (((𝑎(,)𝑏) ∈ ran (ball‘𝐷) ∧ (𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ 𝑣)) → ∃𝑧 ∈ ran (ball‘𝐷)(𝑥 ∈ 𝑧 ∧ 𝑧 ⊆ 𝑣))
101	93, 74, 97, 100	syl12anc 837	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → ∃𝑧 ∈ ran (ball‘𝐷)(𝑥 ∈ 𝑧 ∧ 𝑧 ⊆ 𝑣))
102		blssex 24437	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((𝐷 ∈ (∞Met‘ℝ) ∧ 𝑥 ∈ ℝ) → (∃𝑧 ∈ ran (ball‘𝐷)(𝑥 ∈ 𝑧 ∧ 𝑧 ⊆ 𝑣) ↔ ∃𝑦 ∈ ℝ⁺ (𝑥(ball‘𝐷)𝑦) ⊆ 𝑣))
103	2, 46, 102	sylancr 587	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → (∃𝑧 ∈ ran (ball‘𝐷)(𝑥 ∈ 𝑧 ∧ 𝑧 ⊆ 𝑣) ↔ ∃𝑦 ∈ ℝ⁺ (𝑥(ball‘𝐷)𝑦) ⊆ 𝑣))
104	101, 103	mpbid 232	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑥 ∈ (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑎(,)𝑏) ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → ∃𝑦 ∈ ℝ⁺ (𝑥(ball‘𝐷)𝑦) ⊆ 𝑣)
105	40, 104	biimtrdi 253	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑧 = (𝑎(,)𝑏) → ((𝑥 ∈ 𝑧 ∧ 𝑧 ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → ∃𝑦 ∈ ℝ⁺ (𝑥(ball‘𝐷)𝑦) ⊆ 𝑣))
106	105	a1i 11	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑎 ∈ ℝ^* ∧ 𝑏 ∈ ℝ^*) → (𝑧 = (𝑎(,)𝑏) → ((𝑥 ∈ 𝑧 ∧ 𝑧 ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → ∃𝑦 ∈ ℝ⁺ (𝑥(ball‘𝐷)𝑦) ⊆ 𝑣)))
107	106	rexlimivv 3201	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (∃𝑎 ∈ ℝ^* ∃𝑏 ∈ ℝ^* 𝑧 = (𝑎(,)𝑏) → ((𝑥 ∈ 𝑧 ∧ 𝑧 ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → ∃𝑦 ∈ ℝ⁺ (𝑥(ball‘𝐷)𝑦) ⊆ 𝑣))
108	107	imp 406	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((∃𝑎 ∈ ℝ^* ∃𝑏 ∈ ℝ^* 𝑧 = (𝑎(,)𝑏) ∧ (𝑥 ∈ 𝑧 ∧ 𝑧 ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1)))) → ∃𝑦 ∈ ℝ⁺ (𝑥(ball‘𝐷)𝑦) ⊆ 𝑣)
109	37, 108	sylanb 581	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑧 ∈ ran (,) ∧ (𝑥 ∈ 𝑧 ∧ 𝑧 ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1)))) → ∃𝑦 ∈ ℝ⁺ (𝑥(ball‘𝐷)𝑦) ⊆ 𝑣)
110	109	rexlimiva 3147	. . . . . . . 8 ⊢ (∃𝑧 ∈ ran (,)(𝑥 ∈ 𝑧 ∧ 𝑧 ⊆ (𝑣 ∩ (𝑥(ball‘𝐷)1))) → ∃𝑦 ∈ ℝ⁺ (𝑥(ball‘𝐷)𝑦) ⊆ 𝑣)
111	35, 110	syl 17	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑣 ∈ ran (,) ∧ 𝑥 ∈ 𝑣) → ∃𝑦 ∈ ℝ⁺ (𝑥(ball‘𝐷)𝑦) ⊆ 𝑣)
112	111	ralrimiva 3146	. . . . . 6 ⊢ (𝑣 ∈ ran (,) → ∀𝑥 ∈ 𝑣 ∃𝑦 ∈ ℝ⁺ (𝑥(ball‘𝐷)𝑦) ⊆ 𝑣)
113	3	elmopn2 24455	. . . . . . 7 ⊢ (𝐷 ∈ (∞Met‘ℝ) → (𝑣 ∈ 𝐽 ↔ (𝑣 ⊆ ℝ ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑣 ∃𝑦 ∈ ℝ⁺ (𝑥(ball‘𝐷)𝑦) ⊆ 𝑣)))
114	2, 113	ax-mp 5	. . . . . 6 ⊢ (𝑣 ∈ 𝐽 ↔ (𝑣 ⊆ ℝ ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑣 ∃𝑦 ∈ ℝ⁺ (𝑥(ball‘𝐷)𝑦) ⊆ 𝑣))
115	9, 112, 114	sylanbrc 583	. . . . 5 ⊢ (𝑣 ∈ ran (,) → 𝑣 ∈ 𝐽)
116	115	ssriv 3987	. . . 4 ⊢ ran (,) ⊆ 𝐽
117	116, 5	sseqtri 4032	. . 3 ⊢ ran (,) ⊆ (topGen‘ran (ball‘𝐷))
118		2basgen 22997	. . 3 ⊢ ((ran (ball‘𝐷) ⊆ ran (,) ∧ ran (,) ⊆ (topGen‘ran (ball‘𝐷))) → (topGen‘ran (ball‘𝐷)) = (topGen‘ran (,)))
119	6, 117, 118	mp2an 692	. 2 ⊢ (topGen‘ran (ball‘𝐷)) = (topGen‘ran (,))
120	5, 119	eqtr2i 2766	1 ⊢ (topGen‘ran (,)) = 𝐽

Colors of variables: wff setvar class

Syntax hints: → wi 4 ↔ wb 206 ∧ wa 395 = wceq 1540 ∈ wcel 2108 ≠ wne 2940 ∀wral 3061 ∃wrex 3070 ∩ cin 3950 ⊆ wss 3951 ∅c0 4333 ifcif 4525 𝒫 cpw 4600 ∪ cuni 4907 class class class wbr 5143 × cxp 5683 ran crn 5686 ↾ cres 5687 ∘ ccom 5689 Fn wfn 6556 ⟶wf 6557 ‘cfv 6561 (class class class)co 7431 ℝcr 11154 1c1 11156 + caddc 11158 -∞cmnf 11293 ℝ^*cxr 11294 < clt 11295 ≤ cle 11296 − cmin 11492 ℝ⁺crp 13034 (,)cioo 13387 abscabs 15273 topGenctg 17482 ∞Metcxmet 21349 ballcbl 21351 MetOpencmopn 21354 TopBasesctb 22952

This theorem was proved from axioms: ax-mp 5 ax-1 6 ax-2 7 ax-3 8 ax-gen 1795 ax-4 1809 ax-5 1910 ax-6 1967 ax-7 2007 ax-8 2110 ax-9 2118 ax-10 2141 ax-11 2157 ax-12 2177 ax-ext 2708 ax-sep 5296 ax-nul 5306 ax-pow 5365 ax-pr 5432 ax-un 7755 ax-cnex 11211 ax-resscn 11212 ax-1cn 11213 ax-icn 11214 ax-addcl 11215 ax-addrcl 11216 ax-mulcl 11217 ax-mulrcl 11218 ax-mulcom 11219 ax-addass 11220 ax-mulass 11221 ax-distr 11222 ax-i2m1 11223 ax-1ne0 11224 ax-1rid 11225 ax-rnegex 11226 ax-rrecex 11227 ax-cnre 11228 ax-pre-lttri 11229 ax-pre-lttrn 11230 ax-pre-ltadd 11231 ax-pre-mulgt0 11232 ax-pre-sup 11233

This theorem depends on definitions: df-bi 207 df-an 396 df-or 849 df-3or 1088 df-3an 1089 df-tru 1543 df-fal 1553 df-ex 1780 df-nf 1784 df-sb 2065 df-mo 2540 df-eu 2569 df-clab 2715 df-cleq 2729 df-clel 2816 df-nfc 2892 df-ne 2941 df-nel 3047 df-ral 3062 df-rex 3071 df-rmo 3380 df-reu 3381 df-rab 3437 df-v 3482 df-sbc 3789 df-csb 3900 df-dif 3954 df-un 3956 df-in 3958 df-ss 3968 df-pss 3971 df-nul 4334 df-if 4526 df-pw 4602 df-sn 4627 df-pr 4629 df-op 4633 df-uni 4908 df-iun 4993 df-br 5144 df-opab 5206 df-mpt 5226 df-tr 5260 df-id 5578 df-eprel 5584 df-po 5592 df-so 5593 df-fr 5637 df-we 5639 df-xp 5691 df-rel 5692 df-cnv 5693 df-co 5694 df-dm 5695 df-rn 5696 df-res 5697 df-ima 5698 df-pred 6321 df-ord 6387 df-on 6388 df-lim 6389 df-suc 6390 df-iota 6514 df-fun 6563 df-fn 6564 df-f 6565 df-f1 6566 df-fo 6567 df-f1o 6568 df-fv 6569 df-riota 7388 df-ov 7434 df-oprab 7435 df-mpo 7436 df-om 7888 df-1st 8014 df-2nd 8015 df-frecs 8306 df-wrecs 8337 df-recs 8411 df-rdg 8450 df-er 8745 df-map 8868 df-en 8986 df-dom 8987 df-sdom 8988 df-sup 9482 df-inf 9483 df-pnf 11297 df-mnf 11298 df-xr 11299 df-ltxr 11300 df-le 11301 df-sub 11494 df-neg 11495 df-div 11921 df-nn 12267 df-2 12329 df-3 12330 df-n0 12527 df-z 12614 df-uz 12879 df-q 12991 df-rp 13035 df-xneg 13154 df-xadd 13155 df-xmul 13156 df-ioo 13391 df-seq 14043 df-exp 14103 df-cj 15138 df-re 15139 df-im 15140 df-sqrt 15274 df-abs 15275 df-topgen 17488 df-psmet 21356 df-xmet 21357 df-met 21358 df-bl 21359 df-mopn 21360 df-bases 22953

This theorem is referenced by: qdensere2 24818 rehaus 24820 resubmet 24823 tgioo2 24824 xrsmopn 24834 iccntr 24843 icccmplem3 24846 reconnlem2 24849 opnreen 24853 metdscn2 24879 evthicc 25494 opnmbllem 25636 dvlip2 26034 lhop 26055 dvcnvre 26058 nmcvcn 30714 opnrebl 36321 opnrebl2 36322 ptrecube 37627 poimirlem30 37657 opnmbllem0 37663 reheibor 37846

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